一种适用于超超临界大容量燃煤机组的U型锅炉及其机组的布置结构制造技术

一种适用于超超临界大容量燃煤机组的U型锅炉及其机组的布置结构，属于发电技术领域。本发明专利技术专利的技术特点是：通过利用U型锅炉来降低高温出口集箱的高度，从而降低高温管道至汽机的长度，降低管道的热量损失和压力损失，提高机组效率。U型锅炉包括炉膛、水平烟道和尾部烟道，所述水平烟道置于锅炉整体结构的下部，炉膛和尾部烟道分别位于水平烟道的前部和后部，三者构成U型结构。锅炉和汽轮发电机组的可行布置方式有三种:1)汽轮发电机组布置在U型锅炉前方的汽机房里；2)汽轮发电机组低位布置在U型锅炉的一侧，且靠近锅炉的高温出口集箱；3)汽轮发电机组高位布置在U型锅炉的一侧，和锅炉的高温出口集箱靠近且在同等高度。

Layout structure for large capacity ultra supercritical coal-fired units of U boiler and generator set

Layout structure for large capacity ultra supercritical coal-fired units of U boiler and its unit, belonging to the technical field of power generation. The technical characteristics of the invention are: by using the U boiler to reduce the height of the high temperature outlet box, thereby reducing the length of the high temperature pipeline to the turbine, reducing the heat loss and pressure loss of the pipeline, and improving the efficiency of the unit. The U boiler includes furnace, horizontal flue and tail flue. The horizontal flue is placed at the bottom of the overall structure of the boiler. The furnace chamber and the tail flue are located at the front and rear part of the horizontal flue, respectively, and the three constitute the U structure. There are three possible arrangement of the boiler and turbine generator: 1) arranged turbine turbine room in front of the U type boiler; 2) steam turbine low arranged at the side of U boiler, high temperature and outlet header near the boiler turbine generator; 3) arranged on one side of the U type high the high temperature boiler, boiler outlet and set box near and at the same height.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于超超临界大容量燃煤机组的U型锅炉及其机组的布置结构
本专利技术涉及一种适用于大容量燃煤机组的新型锅炉及其汽轮发电机组的布置结构，具体涉及一种适用于超超临界大容量燃煤机组的U型锅炉及其汽轮发电机组的布置结构，属于发电

技术介绍
汽轮发电机组作为火力发电的核心技术经历了一百多年的发展历程。为了节省燃料和保护环境，机组的运行参数经过了不断的提升从而提高机组循环效率。近期开发的为适合我国经济发展和环保要求的大型高效发电机组塔式锅炉和П型锅炉都变得越来越高。单根蒸汽管道从锅炉到汽机的平均长度就超过了160米。先进超超临界高效机组利用更高的蒸汽温度(≥620℃)和压力，使管道的热量和压力损失问题更加突出。二次再热循环机组利用两个压力等级的再热器再次成为新一代高效超超临界机组的主要技术，机组的管道系统在锅炉和汽机之间往返3次。图6所示为现有典型的1000MW等级塔式锅炉与二次再热汽轮发电机组的常规布置示意图。汽轮发电机组中的超高压缸，高压缸，中压缸和两低压缸，五缸单轴布置在汽机房内。在锅炉和汽机之间有以下管道：1.从过热器出口到超高压缸进口之间的主蒸汽管道单根约160米；2.从超高压缸排汽返回锅炉的低温一次再热蒸汽管道单根约190米；3.从一次再热器出口至高压缸的高温一次再热蒸汽管道单根约170米；4.从高压缸排汽返回锅炉的低温二次再热蒸汽管道单根约180米；5.从二次再热器出口至中压缸的高温二次再热蒸汽管道单根约170米。以上汽机和锅炉之间的五种管道对于常规1000MW等级蒸汽温度600℃的锅炉来说，每种至少要2根，其外径在457mm到960mm之间，壁厚在30mm到115mm之间。对于蒸汽温度在600℃或以上的高效锅炉，高温管道1、3、5要用昂贵的耐热合金钢。图7所示为1000MW等级П型锅炉与二次再热汽轮发电机组的常规布置示意图，这种布置同样要用很长的五种大管道系统。一方面600℃以上等级的大直径及厚壁管道价格昂贵，另一方面是管道的系统阻力和热量损失增加，降低了汽机的做功能力，而使高温高压参数和二次再热系统的理论效益被部分吞噬。上世纪90年代末，中国和美，日，欧盟等国家分别制定了下一代高效超超临界机组的发展计划。这些计划都是以镍基超级合金钢为基础材料的一次再热和二次再热机组。目前700℃等级的耐热镍基合金钢的价格将使锅炉，汽机和管道所增加的投资成本高于这种机组可得到的效益。由此可见，在目前的技术条件，材料条件和常规设计方案下，汽轮发电机组效率的提高存在着投入与收益的矛盾。这也成为制约新一代高效超超临界机组发展的瓶颈。在这种背景下,新的突破迫切需要开发新型的锅炉设计。
技术实现思路
在下文中给出了关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。鉴于此，本专利技术提供了一种适用于超超临界大容量燃煤机组的U型锅炉及其机组的布置结构，目的是通过利用一种新的U型锅炉来降低过热器和再热器高温出口集箱的高度，从而降低主蒸汽和再热蒸汽管道的长度和成本，并降低管道的热量损失和压力损失，进一步提高机组效率，这一技术应用到700℃新一代锅炉的设计上，能够有效地降低其成本，提高效益，有利于打破制约新一代高效超超临界机组发展的瓶颈。本专利技术给出的相应机组布置方式，使U型锅炉的优势得以充分发挥。方案一：本专利技术提供了一种适用于超超临界大容量燃煤机组的U型锅炉，其包括炉膛、水平烟道和尾部烟道，所述水平烟道置于锅炉整体结构的下部，炉膛和尾部烟道分别位于水平烟道的前部和后部，三者构成U型结构。进一步地：对于一次再热锅炉，末过出口集箱和末再出口集箱布置在水平烟道的上方；末级再热器水平布置在尾部烟道的底部；尾部烟道上部采用双烟道，在尾部烟道内水平布置低温过热器和低温再热器，低温过热器的上方布置省煤器，利用调温挡板来控制再热蒸汽温度，所述水平烟道内布置屏式过热器和末级过热器，锅炉内部受热面沿烟气方向的次序是屏式过热器、末级过热器、末级再热器、和在并列双烟道里的低温再热器、低温过热器和省煤器。进一步地：所述炉膛内的水冷壁包括上炉膛水冷壁和下炉膛水冷壁，所述上炉膛水冷壁和下炉膛水冷壁均采用垂直布置的管子(低质量流速的内螺纹管或高质量流速的光管)；所述上炉膛水冷壁的底端安装上炉膛进口集箱，上炉膛水冷壁的顶端安装上炉膛出口集箱，上炉膛水冷壁内介质走向为由下至上；所述下炉膛水冷壁的顶端安装下炉膛进口集箱，下炉膛水冷壁的底端安装下炉膛出口集箱，下炉膛水冷壁内介质走向为由上至下，上炉膛出口集箱通过上炉膛下降管与下炉膛进口集箱连通。上下水冷壁管子在两组进口集箱和之间用鳍片相互连接，达到传递载荷从而通过吊挂顶部集箱来支撑整个水冷壁的目的。进一步地：所述U型锅炉的上炉膛布置有合理数量的旋流或直流燃烧器，在燃烧器下部布置有燃尽风口。锅炉的燃烧方式可以是对冲式或切圆式的.进一步地：所述U型锅炉的工质走向为：省煤器的顶端布置省煤器进口集箱，底端布置省煤器出口集箱，从省煤器进口集箱工质经省煤器进入省煤器出口集箱，再经省煤器下降管进入上炉膛进口集箱后经上炉膛水冷壁进入上炉膛出口集箱，工质从上炉膛出口集箱经上炉膛下降管进入下炉膛进口集箱，上炉膛中后墙的工质经炉顶管(进口集箱和出口集箱)后再进入下降管。工质从下炉膛进口集箱一部分经下炉膛水冷壁前墙和侧墙进入下炉膛出口集箱，另一部分经水冷壁后墙和水平烟道顶棚管进入汇集集箱。下炉膛出口集箱和水平烟道进口集箱连通，一部分工质经水平烟道侧墙到出口集箱再与水平烟道汇集集箱连通，另一部分工质经水平烟道底部和出口排管进入水平烟道汇集集箱；由汇集集箱通过下降管与尾部烟道进口集箱连通，尾部烟道进口集箱置于尾部烟道底部，将工质分配到尾部烟道的前墙,侧墙,底部和后墙,尾部烟道四面墙壁的管子内工质都上流至位于上部的尾部烟道出口集箱后经上升管进入汽水分离器，汽水分离器布置在尾部烟道上部两侧墙外，贮水箱布置在尾部烟道后和SCR之间。进一步地：过热器系统流程为：蒸汽由分离器上部出口经管道进入尾部烟道分隔墙上集箱，分隔墙上集箱把工质分配到吊挂管和隔墙上部管子里，吊挂管的下部利用三通把工质转移到分隔墙下部的排管里，经分隔墙下部管子和上部管子工质汇合于一级过热器进口集箱，低温过热器位于尾部烟道的后烟道里水平布置，出口集箱在尾部烟道后墙外，一级过热器出口集箱经连接管，减温器后至屏过进口集箱，实现左右交叉，工质经双屏过并联受热面后进入出口集箱，在屏过出口工质经连接管，减温器进行左右交叉后至末过进口集箱，再经末过受热面后进入出口集箱和主蒸汽管道。进一步地：再热器系统流程为：再热器分为两级布置，低温再热器在尾部烟道的前烟道里，末级再热器在尾部烟道的底部占据整个烟道深度，再热器进口集箱在尾部烟道上部的前烟道里，经低温再热器后进入一级出口集箱，再经连接管，减温器进行左右交叉后到后墙外的末级进口集箱，再经过末级受热面后到前墙外的出口集箱和高温再热管道。方案二：本专利技术提供了一种适用于超超临界大容量燃煤机组的U型锅炉与机组的布置结构，本方案中的U型锅炉为方案一中阐述的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于超超临界大容量燃煤机组的U型锅炉，其特征在于：包括炉膛、水平烟道和尾部烟道，所述水平烟道置于锅炉整体结构的下部，炉膛和尾部烟道分别位于水平烟道的前部和后部，三者构成U型结构。

【技术特征摘要】
1.一种适用于超超临界大容量燃煤机组的U型锅炉，其特征在于：包括炉膛、水平烟道和尾部烟道，所述水平烟道置于锅炉整体结构的下部，炉膛和尾部烟道分别位于水平烟道的前部和后部，三者构成U型结构。2.根据权利要求1所述的一种适用于超超临界大容量燃煤机组的U型锅炉，其特征在于：对于一次再热锅炉，末过出口集箱(18)和末再出口集箱(19)布置在水平烟道的上方；末级再热器(4)水平布置在尾部烟道的底部；尾部烟道上部采用双烟道，其内水平布置低温过热器(2)和低温再热器(3)，低温过热器(2)的上方布置省煤器(1)，利用调温挡板(20)来控制再热蒸汽温度，所述水平烟道内布置屏式过热器(5)和末级过热器(6)，锅炉内部受热面沿烟气方向的次序是屏式过热器(5)、末级过热器(6)、末级再热器(4)、和在并列双烟道里的低温再热器(3)、低温过热器(2)和省煤器(1)。3.根据权利要求1或2所述的一种适用于超超临界大容量燃煤机组的U型锅炉，其特征在于：所述炉膛内的水冷壁包括上炉膛水冷壁和下炉膛水冷壁，所述上炉膛水冷壁和下炉膛水冷壁均采用垂直布置的管子，所述管子为低质量流速的内螺纹管或高质量流速的光管；所述上炉膛水冷壁的底端安装上炉膛进口集箱(7)，上炉膛水冷壁的顶端安装上炉膛出口集箱(8)，上炉膛水冷壁内介质走向为由下至上；所述下炉膛水冷壁的顶端安装下炉膛进口集箱(11)，下炉膛水冷壁的底端安装下炉膛出口集箱(12)，下炉膛水冷壁内介质走向为由上至下，上炉膛出口集箱(8)通过上炉膛下降管(25)与下炉膛进口集箱(11)连通；上下水冷壁管子在两组进口集箱(7)和(11)之间用鳍片相互连接，达到传递载荷从而通过吊挂顶部集箱(8)来支撑整个水冷壁的目的。4.根据权利要求3所述的一种适用于超超临界大容量燃煤机组的U型锅炉，其特征在于：所述U型锅炉的上炉膛布置有合理数量的旋流或直流燃烧器(23)，在燃烧器下部布置有燃尽风口(24)；锅炉的燃烧方式是对冲式或切圆式的。5.根据权利要求4所述的一种适用于超超临界大容量燃煤机组的U型锅炉，其特征在于：所述U型锅炉的工质走向为：省煤器(1)的顶端布置省煤器进口集箱(31)，底端布置省煤器出口集箱(32)，从省煤器进口集箱(31)工质经省煤器进入省煤器出口集箱(32)，再经省煤器下降管(33)进入上炉膛进口集箱(7)后经上炉膛水冷壁进入上炉膛出口集箱(8)，工质从上炉膛出口集箱(8)经上炉膛下降管(25)进入下炉膛进口集箱(11)，上炉膛中后墙的工质经炉顶管后再进入下降管(25)；工质从下炉膛进口集箱(11)一部分经下炉膛水冷壁前墙和侧墙进入下炉膛出口集箱(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐冬梅，
申请(专利权)人：哈尔滨锅炉厂有限责任公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23